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1、VHDL 中常用的数据对象摘 要 简要介绍了 VHDL 中数据对象的基本概念，从不同方面讨论了常用的数据对象的区别与联系，通过实例详细比较了信号与变量的用法。 【关键词】VHDL 变量 信号 常量 1 引言 VHDL 是一种常用的高级描述语言，通常包含库、程序包、实体、构造体和配置等部分。而数据对象根据不同情况可以定义在 VHDL 程序的这些部分中，尤其是信号和变量的使用易产生混淆。 2 数据对象的区别与联系 在 VHDL 语言中，凡是可以赋予一个值的对象称为客体也可叫做数据对象，能够接受不同数据类型的赋值。常用的数据对象主要有常量、变量和信号三种。 从定义范围来看，常量和信号是全局量，变量是
2、局部量。常量可以在程序包、实体、进程中使用，一般在程序开始前对常量进行赋值。信号是电子电路内部硬件实体相互连接的抽象表示，可以在结构体、程序包和实体说明中使用，信号名不能冲突。变量仅在进程语句、过程语句、函数语句的结构中使用，不能将信息带出对它作出定义的当前设计单元。其中，应用在不同范围的变量名可以重复。从延时特性来看，常量与变量的赋值是立即生效的，没有延时。VHDL 语言规则不支持变量附加延时语句，变量的赋值是一种理想化的数据传输，是立即发生。但是信号的代入赋值是允许延时的。比如，A0QQQQNULL； END CASE； END PROCESS； END one； ?程序段内 xy 是全局
3、量的信号，定义在结构体中，其值与 S1S0 的值一样，当 xy 分别为 0，1，2，3 时，将A0，A1，A2，A3 赋给 Q。经过 Quartus II9.0 软件程序编译可以通过。仿真结果如图 1 所示，其中，输入 A0 设置为频率较高的周期信号，A1 为低电平，A2 位频率较低的周期信号，A3 为高电平。 从图 1 仿真结果看出，采用信号赋值语句的结果不正确，分析其原因主要是因为信号赋值是在进程结束时更新，启动一次进程信号 xy 的值只能改变一次。 下面采用变量赋值语句来实现，对程序进行如下修改：ARCHITECTURE one OF mux4 IS BEGIN PROCESS（A0，A
4、1，A2，A3，S0，S1） VARIABLE xy：INTEGER RANGE 0 TO 3； BEGIN xy：=0； IF （S0=1） THEN xy：=xy+1； END IF； IF （S1=1） THEN xy：=xy+2； END IF； CASE xy IS WHEN 0=QQQQNULL； END CASE； END PROCESS； END one； 该程序段中，作为局部量的变量定义在进程中，经过软件编译成功。图 2 为采用变量赋值语句的仿真结果。 从图 2 看出，当 S1S0 也就是 xy 的值为 0 时，Q 输出A0 的值，S1S0 为 1 时，Q 输出 A1 的值，
5、S1S0 为 2 时，Q 输出 A2 的值，S1S0 为 3 时，Q 输出 A3 的值，所以采用变量赋值语句的结果实现了选择器的功能，这是因为变量赋值是立即更新，启动一次进程变量 xy 的值为所需要的最后结果。 4 结束语 在 VHDL 中，数据对象类似于一种容器，它接受不同数据类型的赋值。常量，变量和信号是常用的三种数据对象。其中，信号与变量的使用容易产生混淆，通过实例分析讨论了信号与变量，如果使用不当，结果会产生错误，因此，在设计中要谨慎使用信号与变量。 参考文献 1吴方，刘文娟.EDA 技术M.武汉：武汉大学出版社，2011. 2刘昌华.EDA 技术与应用基于 Quartus II 和VHDLM.北京：北京航空航天大学出版社，2012. 3胥勋涛.EDA 技术项目化教程M.北京：电子工业出版社，2011. 作者单位 安徽农业大学经济技术学院 安徽省合肥市 230011
